Модификатор Советский патент 1980 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к мет гии и литейному производству, ности к вопросу производства м каторов и их использования для чения высокопрочных чугунов. Известен модификатор 1 дл на следующего состава, вес.%; Магний Никель Кремний Редкоземельные металлы КсШЬЦИЙ Углерод Марганец Медь Остальное. Железо Однако модификатор не обесп вает получение высокого уровня ко-механических свойств чугун Наиболее близким по техниче сущности к предлагаемому являе чугун 2 следугац его состава, Магний5-10. Кальций5-15 .Редкоземельные металлы2-10 Железо1-15 Никель10-20

(54) МОДИФИКАТОР 10г-20 Марганец 10-20 0,5-6 Углерод 3-15 ОстальноеКремнийОднако высокое содержание кальция в известном составе модификатора при его использовании для модифицирования чугуна в форме приводит в процес се реакции с металлом к зашлаковыванию поверхности модификатора и реакция взаимодействия модификатор металл практически прекращается. Оптимёшьное содержание кгшьция в модификаторе для модифицирования в форме сЬставляёт не больше 2,-4%, что установлено экспериментальным путем. Кроме того, для модифициро,вания в форме нужно применять модификатор с размером фракций не более 10 мм. Медь и никель в количествах 10-20% ухудшают размельчение модификатора и способствуют стабилизации перлитной составляющей металлической матри цы, что приводит к уменьшению пластических свойств чугуна. Аналогично ведет себя и марганец.

При использовании известного модификатора в микроструктуре литого ме Тсшла обнаруживается наличие струнтурносвободного цементита, что снижает пластические свойства и требует дяительной термообработки.

Цель изобретения - разработка состава модификатора, преимущественно для получения высокопрочного чугуна методом модифицирования чугуна в литейной форме, обеспечивающего увеличение количества графитовых включений и уменьшение их размеров, повышение упруго-пластически }С.. свойств чугуна в литом состоянии и ликйидацию термической обработки отливок.

Поставленная цель достигается тем что предлагаемый модификатор дополнительно содержит алюминий и вольфрам при следующем соотношении компоненто вес.%:

Магний5-10,0

Кальций0,2-2,4

РЗМ0,1-5,0

Барий0,5-3,0

Медь0,1-1,0

Никель0,1-3,0

Марганец0,1-1,0

Углерод0,2-2,0

Алюминий0,2-8,0

Вольфрам0,01-2,8

Кремний45-70,0

ЖелезоОстальноеАлюминий в составе модификатора в количестве 0,2-8% совместно с кальцием, барием и РЗМ способствует измельчению графитовых включений, что приводит к стабилизации процесса модифицирования.

Ввод в состав модификатора вбльфрама способствует росту числа графитовых включений и равномерному распределению всех компонентов в модифицируемом чугуне в литом состоянии. Предлагаемый способ иллюстрируется примером.

Чугун расплавляют в индукционной печи емкостью 30 кг. Модифицирование проводят непосредственно в литейной форме.Модификатор с размером фракций до б мм вв.одят в количестве 1% о расхода жидкого чугуна на заливку формы. Одна стенка камеры с модификатором выполняется из листового кварцевого стекла, через которое наблюдают процесс растворения модификатор протекающим потоком чугуна. Получают следующий химический состав исходного чугуна, вес.%: 3,42-3,46 -углерода, 1,87-1,92 кремния, 0,23-0,28

марганца; 0,03 серы и 0,09 фосфора. Плавку исходного чугуна проводят в дуговой электропечи ДСП-О,5. Температура заливки находится в пределах 1400-1430 С.;

Для исследования структуры и меха нических свойств модифицированного чугуна заливки берут трефовидные пробы и отливки с толщиной стенок от 5 до 40 мм.

В табл.1 приведены составы комплексных модификаторов; в табл.2 механические свойства .и структура чугунов, модифицированных предлагаемым и известным составами.

Следует учесть, что механические свойства всех чугунов, модифицированных комплексными модификаторами, в сильной степени зависят от состава исходного чугуна, особенно от содержания в нем хрома, марганца, серы и фосфора. Увеличение их содержания в исходном чугуне резко понижает механические свойства модифицированных чугунов. Особенно отрицател но влияет фосфор, хром на пластические свойства и ударную вязкость.

Микроструктура чугуна, модифицированного предлагаемым модификатором в образцах диаметром 30 мм ферритоперлитная с содержанием 10-15% перлита, а структура чугуна, модифицированного известным модификатором перлитно-ферритная с содержанием 10-18% феррита. Проверка предлагаемого состава чугуна показала его эффективность при пол 5 чении чугуна с повышенными упруго-пластическими свойствами. Так, относительное удлинение повышается на 7%, а ударная вязкостьна 6 кгм/см при уменьшении твердости на 80 НЕ. Получение высоких пластических свойств в литом состоянии позволяет исключить термическую обработку отливок.

Процесс модифицирования происходит спокойно, без прироэффекта и дымовыделения.

Предварительный расчет ожидаемого экономического эффекта от использования модификатора предлагаемого состава показывает, что за счет увеличения количества сфероидов графита на 1 мм в 2 раза, уменьшения их размеров .в 1,5 раза, увеличения относителного удлинения на 7% ударной вязкости на б кгм/см и ликвидации термической обработки отливок он составит 35-40 руб. при производстве 1 т отливок.

:Т а б Л и Ц а 1

Известный

Известный состав

6 - предел прочности на разрыв 5 - относительное удлинение а - ударная вязкость

НВ - твердость

Формула изобретения

Модификатор, содержащий магний, кальций, редкоземельные металлы, барий, медь, никель, марганец, углерод железо и кремний, отличающийся тем, что, с целью увеличения количества графитовых включе-.

.Т а б .лица 2

НИИ и уменьшения их размеров; повышения .упруго-пластических свойств чуГуна в литом состоянии, он дополнительно содержит алюминий и .-вольфрам при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Магний5-lG,0

Кальций0,2-2,4

льные

0,1-5,0 0,5-3,0 0,1-1,0 0,1-3,0 0,1-1,0 0,i-2,0 0,2-8,0 0,01-2,8

45-70,0

Кремний Железо Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР 559990, кл. С 22 С 35/00, 1977.